微电网的黑启动研究

电力18讯：    
　　同济大学电气工程系的研究人员牟龙华、夏明栋、刘仲，在2014年第22期《电力系统保护与控制》杂志上撰文，为了提高微电网供电可靠性，提出一种针对全黑的孤立微电网的黑启动方案。结合微源特性及其控制方式，对微源的黑启动能力进行比较，确定了黑启动微源的选取原则，给出了黑启动过程中有黑启动能力和无黑启动能力微源的控制方式要求。分析了微电网黑启动的并行/串行网架恢复策略，指出应采用启动速度更快的并行恢复策略，并制定了详细的黑启动操作流程。利用Matlab/Simulink建立各微源控制模型以及微电网仿真模型，仿真结果验证了微电网黑启动方案及其操作流程的可行性。

　　近年来，分布式发电技术以其能源利用率高、污染小、可靠性高等特点受到了广泛关注，其中分布式发电技术可充分利用多种可再生能源，为人类解决日益严重的能源和环境危机带来新的方向[1]。

　　随着分布式发电技术的发展，多种分布式电源、储能装置、负荷及控制装置组合成独立的供电系统，以微网的形式接入大电网，利用控制的灵活性可实现其对大电网供电能力和电能质量的支撑作用[2]。

　　为提高供电可靠性，当主电网发生意外故障或运行维护时，微网可运行于孤立运行状态，从而实现对局部电网的稳定供电[3-4]。考虑到微网系统孤立运行时，可能由于某些故障而导致系统失电，为进一步提高系统的供电可靠性，微网系统应具有孤立运行状态下的黑启动功能[5]。

　　所谓微网黑启动(Black Start)，指在整个微网因外部或内部故障停运进入全黑状态后，不依靠大电网或其他微网的帮助，仅通过启动微网内部具有黑启动能力的微源，进而带动微网内无黑启动能力的微源，逐步扩大系统的恢复范围，最终实现整个微网的重新启动。

　　对于电力系统的黑启动问题，目前国内外已有多篇论文对其加以介绍[6-8]，但这些研究成果大多针对传统电网黑启动，而很少涉及微网系统黑启动。

　　传统黑启动方案主要针对大型电网，与之相比，微网系统多集中在中/低压配电网，其内部包含大量逆变器型电源，这些电力电子装置控制灵活、响应速度快，但过载能力、故障穿越能力和单机发电容量均远小于传统旋转机械类电源[9]，因此，微网系统很难直接沿用传统电网的黑启动方案[10]。

　　鉴于用户对于分布式能源可靠性要求的不断提高，微网系统黑启动研究是推进微网系统应用亟需解决的问题。

　　为提高微电网黑启动可靠性，本文对黑启动中的微源种类、控制方式、黑启动网架恢复策略以及黑启动操作步骤进行了研究。参照已经搭建的微网实验平台，在 Matlab/Simulink平台搭建了由柴油发电机、光伏和蓄电池组成的低压微网仿真模型，验证了所提出的黑启动策略有效性和可行性。

　　总结

　　本文从微源控制方式和黑启动恢复策略出发，研究并分析了微源的黑启动能力、控制方式以及并行恢复和串行恢复的优缺点。最终选用了启动速度更快的并行恢复策略进行微网黑启动，并制定了微网黑启动流程。仿真实验验证了本文所论述的微源黑启动操作的可行性。下一步将在实验平台上继续进行微网黑启动研究，为微网的稳定快速恢复提供理论依据。